Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Popular

Wawasan baru tentang bagaimana sistem kekebalan CRISPR berevolusi – ScienceDaily


Dengan wawasan baru tentang bagaimana alat genetik CRISPR – yang memungkinkan pengeditan langsung gen kita – berevolusi dan beradaptasi, sekarang kita selangkah lebih dekat untuk memahami dasar perjuangan terus-menerus untuk bertahan hidup yang terjadi di alam. Hasilnya dapat digunakan dalam bioteknologi masa depan.

Pada tahun 2020, Hadiah Nobel Kimia diberikan kepada Emmanuelle Charpentier dan Jennifer A. Doudna atas penemuan mereka tentang mekanisme molekuler di balik CRISPR-Cas dan penggunaan teknologi sebagai alat genetik. Meskipun CRISPR-Cas telah menemukan banyak kegunaan dalam bioteknologi dan pengobatan, ini berasal dari alam, yang berfungsi sebagai sistem kekebalan mikroba.

Sama seperti sistem kekebalan kita mengingat patogen yang telah kita temui sebelumnya dalam kehidupan, CRISPR-Cas memberi mikroorganisme kemampuan untuk merespons dengan cepat virus yang mereka temui sebelumnya dengan menyimpan sejumlah kecil DNA virus dalam genom mereka sendiri.

CRISPR-Cas ditemukan secara alami di sebagian besar bakteri serta yang disebut archaea. Saat meneliti asal usul kehidupan di Bumi, archaea sangat menarik, karena mereka membentuk semacam “mata rantai yang hilang” antara bakteri dan sel-sel eukariota yang lebih tinggi seperti kita. Oleh karena itu, penelitian terhadap organisme ini dapat memberi kita wawasan penting tentang bagaimana sistem kekebalan CRISPR-Cas telah berevolusi selama ratusan juta tahun.

Hasil baru mengungkapkan mengapa racun ada di antara gen CRISPR-Cas

Hasil penelitian baru dari para peneliti di Department of Molecular Biology and Genetics, Aarhus University – diperoleh melalui kerja sama erat dengan peneliti terkemuka dari University of Copenhagen dan Old Dominion University di Virginia, AS, dan diterbitkan dalam dua artikel di jurnal internasional terkemuka – – sekarang memberikan penjelasan baru tentang bagaimana CRISPR-Cas muncul lebih awal selama perkembangan kehidupan di Bumi, serta bagaimana sistem kekebalan ini terus beradaptasi dengan tantangan baru.

Kelompok penelitian dari Aarhus – dipimpin oleh Associate Professor Ditlev E. Brodersen – telah menemukan bagaimana bagian dari CRISPR-Cas yang bertanggung jawab untuk memasukkan DNA virus asing ke dalam genom mikroorganisme berasal dari jenis gen lain yang sangat umum. pada bakteri dan archaea yang secara mengejutkan menyandikan racun.

Oleh karena itu, pengetahuan baru memberikan wawasan tentang proses evolusi di mana gen toksin hadir lebih awal selama perkembangan kehidupan, dan seiring waktu diintegrasikan dan diadaptasi sebagai bagian dari modul CRISPR-Cas yang dimiliki banyak mikroorganisme hingga hari ini. Untuk pertama kalinya, kami memiliki jawaban atas pertanyaan yang sejak lama membingungkan para peneliti, yaitu mengapa gen toksin ada di antara gen CRISPR-Cas.

“Pemahaman tentang bagaimana protein tertentu ‘didaur ulang’ dalam beberapa situasi berbeda, sangat berguna bagi para peneliti,” jelas Ditlev Brodersen, “karena ketika kita memahami seluruh repertoar fungsi yang dimiliki protein tertentu, hal itu membuka kemungkinan penggunaan mereka sebagai alat khusus dalam rekayasa genetika. Misalnya, mungkin saja bakteri penyebab penyakit mengarahkan sistem CRISPR-Cas mereka ke diri mereka sendiri dan dengan demikian menghindari infeksi. “

Pertempuran konstan antara mikroorganisme dan virus

Dalam artikel lain yang diterbitkan di jurnal, Komunikasi Alam, para peneliti menggambarkan temuan baru yang memberikan wawasan tentang pertempuran terus-menerus antara mikroorganisme dan virus yang mewakili musuh terburuk mereka.

Dalam genangan lumpur mendidih di Islandia hiduplah organisme yang sangat istimewa, yang disebut archaea Sulfolobus islandicus, yang selama jutaan tahun telah beradaptasi dengan kehidupan di tempat ini, dengan suhu konstan 80-100 ° C dan keasaman yang berhubungan dengan asam lambung merupakan salah satu tempat paling tidak ramah di bumi.

Tetapi meskipun Sulfolobus telah memilih tempat yang sangat tidak menarik untuk hidup, ia masih menghadapi resistensi, paling tidak dari virus DNA kecil berbentuk batang yang terus-menerus membuat lubang di dalam sel dan menembakkan DNA asingnya ke dalamnya, menyebabkan Sulfolobus meledak dalam sekejap. kekayaan partikel virus baru. Untuk menghindari nasib ini, Sulfolobus telah mengembangkan pertahanan CRISPR-Cas, yang dengannya ia telah menyimpan sebagian kecil DNA virus dalam genomnya sendiri untuk dapat menahan serangan ini.

Anti-CRISPR – Membuat applecart kesal

Tetapi dalam pertempuran yang terus meningkat antara hidup dan mati, virus tersebut telah mengembangkan tindakan balasan: Ia telah berhasil mengatasinya dengan memproduksi senjata kecil, protein anti-CRISPR yang, seperti merusak applecart, memblokir respons CRISPR-Cas di Sulfolobus.

Hasil baru dari kelompok Ditlev E. Brodersen di Universitas Aarhus – yang dihasilkan dalam kolaborasi erat dengan Associate Professor Xu Peng dari Departemen Biologi, Universitas Kopenhagen – sekarang untuk pertama kalinya menunjukkan bagaimana pertarungan ini terjadi di kolam air mendidih.

Para peneliti telah mampu memvisualisasikan bagaimana protein anti-CRISPR mengikat kuat protein terbesar dari sistem CRISPR-Cas, sehingga secara langsung mencegahnya dari kerusakan DNA virus. Dengan cara ini, virus melewati – setidaknya untuk beberapa waktu – dipukul oleh CRISPR-Cas. Hasil baru ini memberi para ilmuwan wawasan tentang perlombaan senjata yang terus terjadi di alam, dan bagaimana evolusi kehidupan sebenarnya adalah perjuangan terus-menerus untuk bertahan hidup.

– “Kami sekarang mengetahui secara detail bagaimana protein anti-CRISPR dapat memblokir sistem kekebalan CRISPR-Cas, jadi pertanyaannya adalah apa yang akan menjadi langkah selanjutnya dalam perlombaan senjata ini,” kata Ditlev Brodersen. “Mungkin mikroba akan mulai membentuk protein anti-anti-CRISPR, jenis protein ketiga yang dapat mencegah kerja protein anti-CRISPR, tetapi kami belum menemukannya di Sulfolobus archaea. Jadi sekarang bolanya menyala kembali. Setengah dari ladang Sulfolobus, “kata Ditlev Brodersen,” dan perang dingin selalu hangat di kolam yang mendidih. “

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Lagutogel/a>